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篇(1)

關(guān)鍵詞:機(jī)械臂;總體坐標(biāo)系;附體坐標(biāo)系;變換矩陣

中圖分類號(hào): TP241.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-0432(2010)-10-0120-1

四自由度采摘機(jī)械臂可以看成是由一系列通過活動(dòng)聯(lián)接連接起來的桿件組成的。

1 三維空間中的附體坐標(biāo)系和總體坐標(biāo)系

為了便于處理機(jī)械臂復(fù)雜的幾何參數(shù),機(jī)械臂各桿件的運(yùn)動(dòng)可在總體坐標(biāo)系中描述,在每個(gè)桿件處建立一個(gè)附體坐標(biāo)系。運(yùn)動(dòng)學(xué)問題便歸結(jié)為尋求聯(lián)系附體坐標(biāo)系和總體坐標(biāo)系的變換矩陣。如圖1所示,參考坐標(biāo)系Oxyz是三維空間中的固定坐標(biāo)系,在機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)中將其作為總體坐標(biāo)系,把Ouvω看成是附體坐標(biāo)系。

圖1 總體坐標(biāo)系和附體坐標(biāo)系

2 建立附體坐標(biāo)系和總體坐標(biāo)系的規(guī)則

Denavit和Hatenberg(1955)提出了一種為關(guān)節(jié)鏈中的每一桿件建立附體坐標(biāo)系的D-H矩陣方法。對(duì)于每個(gè)桿件來說,在關(guān)節(jié)軸處可建立一個(gè)正規(guī)的笛卡兒坐標(biāo)系(xi,yi,zi),i=1,2,3,4,再加上機(jī)座坐標(biāo)系。建立在關(guān)節(jié)i+1處的坐標(biāo)(xi,yi,zi)是固聯(lián)在桿件i上的。當(dāng)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)關(guān)節(jié)i時(shí),桿件i將相對(duì)于桿件i-1運(yùn)動(dòng)。機(jī)座坐標(biāo)定義為第0號(hào)坐標(biāo)(x0,y0,z0),它也是機(jī)械臂的慣性坐標(biāo)系。確定和建立每個(gè)坐標(biāo)系應(yīng)根據(jù)下面3條規(guī)則:

(1)zi-1軸沿著第i關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軸;

(2)xi軸垂直于zi-1軸和zi軸并指向離開zi-1軸的方向;

(3)yi軸按右手坐標(biāo)系的要求建立。

按照這些規(guī)則,第0號(hào)坐標(biāo)系在機(jī)座上的位置和方向可任選,只要z0軸沿著第1關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)。

3 四自由度采摘機(jī)械臂坐標(biāo)系的關(guān)系參數(shù)

根據(jù)上述坐標(biāo)系的定義,描述四自由度采摘機(jī)械臂相鄰坐標(biāo)系之間的關(guān)系可歸結(jié)為如下4個(gè)參數(shù):

θi 繞zi-1軸(右手規(guī)則)由xi-1軸向xi軸的關(guān)節(jié)角;

di 從第i-1坐標(biāo)系的原點(diǎn)到zi-1軸和xi軸的交點(diǎn)沿zi-1軸的距離;

ai 從zi-1軸和xi的交點(diǎn)到第i坐標(biāo)系原點(diǎn)沿xi軸的偏置距離;

αi 繞xi軸(右手規(guī)則)由zi-1軸轉(zhuǎn)向zi軸的偏角。

對(duì)于四自由度采摘機(jī)械臂來說,di,ai,αi是關(guān)節(jié)參數(shù),θi是關(guān)節(jié)變量。根據(jù)上述三條規(guī)則以及各參數(shù)的解釋,可以求得四自由度采摘機(jī)械臂的四個(gè)參數(shù),結(jié)果見表1。

4 循環(huán)法建立坐標(biāo)系

除了上述D-H矩陣方法以外,也可以通過以下6個(gè)步驟為四自由度采摘機(jī)械臂建立一組相容的標(biāo)準(zhǔn)正交坐標(biāo)系。

(1)建立機(jī)座坐標(biāo)系。在機(jī)座上建立右手正交坐標(biāo)系(x0,y0,z0),使z0軸沿關(guān)節(jié)1的運(yùn)動(dòng)軸,x0和y0軸與z0垂直,但方向可任選;

(2)初始化和循環(huán)。對(duì)每一個(gè)i,i=1,2,3,完成步驟(3)至(6);

(3)建立關(guān)節(jié)軸。把zi軸與關(guān)節(jié)i+1的轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)準(zhǔn);

(4)建立第i個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)。將第i個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)放在zi和zi-1軸的交點(diǎn)處,或放在它們的公垂線與zi軸的交點(diǎn)處;

(5)建立xi軸。使xi=±(zi-1×zi)/||xi=±(zi-1×zi)/||,如果zi-1與zi平行,就使xi沿它們的公垂線;

(6)建立yi軸。令yi=±(zi×xi)/||zi×xi||,使(xi,yi,zi)成為右手坐標(biāo)系。建立好的坐標(biāo)系如圖2所示。

圖2 四自由度采摘機(jī)械臂連桿坐標(biāo)系

參考文獻(xiàn)

[1] 朱梅.具有五自由度及張合氣爪的液壓機(jī)械手[J].機(jī)床與液壓, 2006,1:96-97.

[2] 畢諸明.六自由度操作手的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題[J].機(jī)器人. 1994,3(16):92-95.

[3] 高銳.草莓收獲機(jī)器人的初步研究[D].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2004.

[4] 郝海青.串聯(lián)關(guān)節(jié)式機(jī)械手的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[D]. 西安交通大學(xué)碩士學(xué)位論文,2002.

篇(2)

關(guān)鍵詞:棒材 計(jì)數(shù) 圖像

棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)分隔一直是未能徹底解決的問題,目前我國棒材生產(chǎn)企業(yè)普遍采用人工計(jì)數(shù)方法。該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大,工作效率低,系統(tǒng)生產(chǎn)能力有限,而且準(zhǔn)確性難以保證。針對(duì)這種情況,我們想通過采用現(xiàn)代化手段和技術(shù)創(chuàng)新,能否開發(fā)出適合我國鋼鐵企業(yè)的棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng),以有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,把工人從繁重的體力勞動(dòng)和惡劣環(huán)境中解放出來,力求為企業(yè)提供高科技設(shè)備,現(xiàn)從以下方面論證自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)可行性。

針對(duì)軋鋼廠棒材生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀,為了實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化打捆包裝要求,我們希望利用綜合圖像識(shí)別、機(jī)械系統(tǒng)、光電檢測和控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)棒材生產(chǎn)線計(jì)數(shù)定支環(huán)節(jié)機(jī)械化和自動(dòng)化操作。

軋鋼廠中,生產(chǎn)線上的棒材在進(jìn)行打捆包裝之前需要計(jì)數(shù),每種規(guī)格的每捆數(shù)量是不同的,計(jì)數(shù)必須按不同規(guī)格的棒材要求在線完成。當(dāng)棒材從傳輸輥道上移送到計(jì)數(shù)鏈條臺(tái)架上時(shí),有重疊和交叉現(xiàn)象,尤其是對(duì)φ6mm～φ14mm小規(guī)模棒材更是如此,這就使棒材的分離工作難度增加,也給計(jì)數(shù)工作帶來了一定的誤差。所以需要特定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)棒材進(jìn)行處理。下面淺談一下棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)的思路和原理。

棒材在線自動(dòng)計(jì)數(shù)分隔系統(tǒng)可由振動(dòng)裝置、阻擋振動(dòng)平鋪振動(dòng)裝置、光電計(jì)數(shù)、分離裝置、圖像處理和控制系統(tǒng)幾部分組成,如圖1所示。

圖像處理系統(tǒng)包括軟件和硬件部分,通過對(duì)棒材分散程度進(jìn)行辨別確定是否符合平鋪前要求。振動(dòng)裝置用來振動(dòng)直徑較小的多層棒材的情況。棒材阻擋振動(dòng)平鋪裝置是一個(gè)齒臂結(jié)構(gòu),其上有主齒臂和副齒臂,可以調(diào)整齒形的大小。光電計(jì)數(shù)利用光纖傳感器檢測棒材通過,可編程控制器進(jìn)行計(jì)數(shù)累加。控制系統(tǒng)以目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。

圖1 棒材在線自動(dòng)計(jì)數(shù)分隔系統(tǒng)的組成

阻擋振動(dòng)平鋪裝置是本系統(tǒng)的一個(gè)最重要的組件,安裝在二段傳送鏈之間的軋道上。該裝置為一個(gè)齒臂機(jī)構(gòu)放在一個(gè)振動(dòng)平臺(tái)上,上有主齒臂和副齒臂,可以調(diào)節(jié)齒的大小,該裝置結(jié)構(gòu)簡單,并且具有振動(dòng)功能,能夠適應(yīng)現(xiàn)場復(fù)雜狀況,不會(huì)出現(xiàn)堵死現(xiàn)象。此機(jī)構(gòu)在擋住棒材的同時(shí),又進(jìn)行圖像處理的計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)值超過設(shè)定值時(shí),齒臂機(jī)構(gòu)升起,對(duì)棒材進(jìn)行平鋪處理,只有實(shí)現(xiàn)了平鋪,后面的光電計(jì)數(shù)裝置才有意義。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。

設(shè)計(jì)齒臂時(shí),應(yīng)考慮以下因素:

(1)齒臂的數(shù)量不宜過多或過少。齒臂安置過多,會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)龐大、笨重,并且增加制造成本造成浪費(fèi)。(2)將齒臂安裝在棒線材平鋪于傳送鏈條上時(shí)撓度最大的位置（即兩鏈條的中間處）,以減少棒材可能出現(xiàn)交叉情況的點(diǎn),同時(shí),也便于安裝。(3)齒形設(shè)計(jì)。齒的深度應(yīng)保證棒線材落如齒槽后,高點(diǎn)與齒的上表面在同一水平面上,以減小下滑棒材與齒臂間的摩擦系數(shù),便于棒材滑落。齒槽間距過窄可能導(dǎo)致計(jì)數(shù)分離環(huán)節(jié)的分離手無法準(zhǔn)確開要分離的棒材,因此,最小齒間距應(yīng)足夠?qū)挕?4)為了滿足不同直徑棒材批量生產(chǎn)的需要將齒槽寬設(shè)計(jì)成可調(diào)整,可以有效降低系統(tǒng)的生產(chǎn)、安裝成本,并避免由于拆換齒臂造成的生產(chǎn)效率降低。

分離裝置是系統(tǒng)重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu),是實(shí)現(xiàn)棒材自動(dòng)分離的關(guān)鍵設(shè)備,也是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的另一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

分離系統(tǒng)可以采用汽缸裝置組成。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到定支數(shù)時(shí),可編程控制器發(fā)出信號(hào),鏈條停止運(yùn)動(dòng),分離系汽缸升起,以擋住后面的棒材,鏈條運(yùn)動(dòng),把棒材自動(dòng)分離開來,而前面的棒材由傳送鏈輸送到收集槽中,進(jìn)行捆扎打包。

圖像采集區(qū):齒臂正上方即為圖像采集區(qū)。當(dāng)傳送鏈將棒材運(yùn)送致齒臂上方時(shí),齒臂前端的擋板將阻礙棒線材繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),從而使棒材處于圖像采集區(qū),便于攝像頭準(zhǔn)確采集棒線材端面圖像。

振動(dòng)平鋪:當(dāng)圖像處理計(jì)數(shù)裝置記錄的棒材數(shù)目超過設(shè)定值時(shí),齒臂將緩慢傾斜至臨界角度,使齒臂上棒材分為兩部分。一部分將落入臂齒;另一部分將沿傾斜的臂齒滑下。

本論文在分析現(xiàn)有棒材計(jì)數(shù)方法的基礎(chǔ)上,對(duì)比國內(nèi)外目前同類棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)方法,提出了一種利用圖像處理和識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)線上棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)的新方法,對(duì)于小直徑棒材,圖像處理方法顯示出其優(yōu)越性;提出了一種棒材在線自動(dòng)計(jì)數(shù)分隔方法,包括機(jī)械系統(tǒng)、圖像處理、光電檢測以及控制系統(tǒng),為棒材計(jì)數(shù)開辟了一條新途徑;結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境,設(shè)計(jì)了一套機(jī)械系統(tǒng)包括振動(dòng)裝置、阻擋振動(dòng)平鋪裝置、分離裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)棒材的平鋪和分離,并分析了振動(dòng)模型的運(yùn)動(dòng)仿真,為棒材在線自動(dòng)計(jì)數(shù)分隔系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ);通信的可靠實(shí)現(xiàn)是系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵。本論文中,從軟、硬件兩方面給出了PLC與變頻器通信設(shè)計(jì)方案和具體實(shí)現(xiàn)。該種通信設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)實(shí)用,實(shí)現(xiàn)方便。

棒材在線計(jì)數(shù)分隔是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng),本文的計(jì)數(shù)方案是基于現(xiàn)有的圖像處理技術(shù),充分考慮了現(xiàn)場因素對(duì)系統(tǒng)的影響,具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]章家?guī)r.棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].全國第二屆特種電源與元器件學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2002.

[2]王培珍.圖像邊緣檢測融合方案初探[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001.

篇(3)

關(guān)鍵詞：高空作業(yè)車 作業(yè)臂 三維設(shè)計(jì) 有限元

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)校級(jí)"大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練"項(xiàng)目

引言

高空作業(yè)車是一種用來運(yùn)送工作人員和工作器材到達(dá)指定高度進(jìn)行作業(yè)的工程機(jī)械，被廣泛用于高層建筑的裝飾、清潔與維護(hù)、供電及城市交通設(shè)施的安裝與檢修、影視作品的拍攝與現(xiàn)場直播、高空險(xiǎn)境的脫困救生等方面。為了確保高空作業(yè)人員的人身安全，高空作業(yè)車的作業(yè)臂應(yīng)具有更高的安全性和可靠性。然而長期以來，高空作業(yè)車作業(yè)臂的設(shè)計(jì)都是采用傳統(tǒng)的力學(xué)計(jì)算方法，計(jì)算復(fù)雜，設(shè)計(jì)周期長，計(jì)算精度低，采用有限元分析方法則可以有效地解決這些問題[1]。

本文以GKC20型高空作業(yè)車為研究對(duì)象，利用三維軟件，建立作業(yè)臂三維模型，并分析其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，得出構(gòu)件應(yīng)力分布情況，為設(shè)計(jì)和改造提供理論依據(jù)。

1.作業(yè)臂結(jié)構(gòu)

GKC20型高空作業(yè)車采用折疊式工作臂結(jié)構(gòu)，工作裝置為液壓驅(qū)動(dòng)，360°全回轉(zhuǎn)。其組成由高空作業(yè)臂和起重工作臂兩部分，如圖1所示。高空作業(yè)臂包括上臂2和下臂1，上臂頭部有工作平臺(tái)6。行駛狀態(tài)時(shí)，2節(jié)工作臂折疊在一起；進(jìn)行高空作業(yè)時(shí)，2節(jié)工作臂分別由上下臂油缸4舉升伸展至一定角度。上臂和下臂間通過水平銷軸鉸接。起重工作臂由基本臂1和伸縮臂3組成。高空作業(yè)時(shí)下臂兼做起重基本臂。伸縮臂由伸縮臂油缸5控制，不工作時(shí)伸縮臂回縮至基本臂內(nèi)部；起重作業(yè)時(shí)，伸縮臂根據(jù)需要的起重幅度和起升高度進(jìn)行伸縮。伸縮臂根部通過銷軸與伸縮臂油缸鉸接，伸縮臂和基本臂間有滑塊，以保證伸縮臂能平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。伸縮臂與油缸、基本臂根部和回轉(zhuǎn)平臺(tái)也通過水平銷軸鉸接。

1.基本臂（下臂） 2.上臂 3.仲縮臂 4.上臂油缸 5.伸縮臂油缸 6.工作臺(tái)

2.作業(yè)工況分析

高空作業(yè)車需根據(jù)不同作業(yè)高度和起重量調(diào)整作業(yè)狀態(tài)，高空作業(yè)時(shí)有以下5種典型工況[2]：

工況1 高空作業(yè)最大作業(yè)幅度

工況2 基本臂水平最大吊重

工況3 基本臂傾斜75°最大吊重

工況4 全升臂水平最大吊重

工況5 全升臂傾斜75°最大吊重

實(shí)際作業(yè)中，由于上臂體體身端部與兩側(cè)的板材在部分處沒有焊接或者加強(qiáng)筋板與圍板沒有施焊，極易引起上臂體體身端部板材斷裂，從而導(dǎo)致事故發(fā)生。因此上臂的強(qiáng)度直接影響了工作臂的可靠性。

3.靜力學(xué)分析

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑慕Y(jié)構(gòu)尺寸，建立三維實(shí)體模型并對(duì)工作臂的動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬仿真，得出仿真曲線如圖2所示。由該曲線可以得出上臂的最大應(yīng)力出現(xiàn)在小臂完全展開，上臂剛要抬起時(shí)（圖3）。

4.上臂有限元分析

分別在無焊接缺陷和存在焊接缺陷兩種情況下使用相同的載荷條件對(duì)高空作業(yè)車上臂進(jìn)行應(yīng)力分析，分析結(jié)果如圖4-7所示。

分析表明：無焊接缺陷時(shí)上臂端部板與軸套附近的連接處受到的應(yīng)力最大（639MPa），超出材料HQ60的屈服強(qiáng)度（600MPa），當(dāng)外載作用于此處時(shí)，此處易發(fā)生變形，影響整體強(qiáng)度；有焊接缺陷時(shí)上臂腹板與上臂箱體的連接處受到的應(yīng)力最大（2482MPa），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出材料HQ60的屈服強(qiáng)度（600MPa），此時(shí)上臂強(qiáng)度下降，將會(huì)使圍板從焊縫處瞬間撕裂下來，導(dǎo)致上臂與下臂脫落，造成事故的發(fā)生。

結(jié)論

本文分析了高空作業(yè)車的作業(yè)工況，利用三維軟件對(duì)GKC20型高空作業(yè)車作業(yè)臂上臂在有焊接缺陷和無焊接缺陷兩種情況下進(jìn)行有限元強(qiáng)度校核，得出了上臂在兩種狀態(tài)下的應(yīng)力分布情況，該分析結(jié)果為高空作業(yè)車作業(yè)臂的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)分析中的高應(yīng)力區(qū)加以特別關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

[1] 張華，肖小芬.高空作業(yè)車作業(yè)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].城建機(jī)械設(shè)備，1993（1）：18～22

篇(4)

【關(guān)鍵詞】諧波齒輪傳動(dòng)；螺桿泵；增速；柔輪

0.前言

目前，世界蘊(yùn)藏有巨大的稠油資源，據(jù)有關(guān)專家估計(jì)比常規(guī)原油資源高數(shù)倍至十余倍，具有替代常規(guī)石油能源的戰(zhàn)略地位。稠油資源分布廣泛，幾乎所有產(chǎn)油國都有發(fā)現(xiàn)。據(jù)調(diào)研資料，世界上稠油資源豐富的國家有加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國、前蘇聯(lián)等，其稠油資源約為4000～6000x108m3（含預(yù)測資源量）[1]。中國大部分含油氣盆地稠油多于常規(guī)油，有共存和有規(guī)律過渡分布的規(guī)律，稠油資源非常豐富，約占總石油資源的25%～30%以上。國內(nèi)老油田大多處于開發(fā)后期，排量小，油層較深的稠油、含砂、含氣的難采油井越來越多，并且常規(guī)采油工藝投入大、產(chǎn)出低、短期產(chǎn)出與投入比不經(jīng)濟(jì)，制約了各油田后期開采。針對(duì)這種情況，可以采用螺桿泵采油技術(shù)加以解決。

1.螺桿泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求

（1）基本參數(shù)：諧波齒輪傳動(dòng)的增速比大于等于20；諧波齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)外徑小于等于Ф116cm；（2）總體方案分析及設(shè)計(jì)；（3）諧波齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

由于井下空間狹小，需要所設(shè)計(jì)的裝置體積較小。油管轉(zhuǎn)速為6r/min，螺桿泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為120r/min，在保證增速比大于等于20的條件下，轉(zhuǎn)速可以調(diào)整。油管轉(zhuǎn)速低可以實(shí)現(xiàn)較長的壽命。

在功能方面，要改變原來采用的采油方式。原來的采油系統(tǒng)在工作時(shí)動(dòng)力源的動(dòng)力通過減速箱首先減速到合適的轉(zhuǎn)速然后驅(qū)動(dòng)方卡子，再由旋轉(zhuǎn)的采油桿柱驅(qū)動(dòng)井下采油螺桿泵轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將井下原油通過采油桿住與油管的環(huán)形空間舉升到地面。

2.主要功能實(shí)現(xiàn)方法

考慮到增速器結(jié)構(gòu)尺寸較小，傳動(dòng)比大，所以選擇用少齒差行星輪系。少齒差行星輪系具有體積小，傳動(dòng)比大，重量輕等優(yōu)點(diǎn)。由此，有三種增速方案：諧波齒輪傳動(dòng)，少齒差行星齒輪傳動(dòng)，擺線針輪傳動(dòng)。

2.1諧波齒輪傳動(dòng)增速

諧波齒輪傳動(dòng)是一種依靠彈性變形運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的新型傳動(dòng)，它突破了機(jī)械傳動(dòng)采用剛性構(gòu)件機(jī)構(gòu)的模式，使用了一個(gè)柔性構(gòu)件機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)。構(gòu)成諧波齒輪傳動(dòng)的3個(gè)主要部件有：波發(fā)生器，柔輪，剛輪。諧波齒輪傳動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的傳遞是在波發(fā)生器作用下，迫使柔輪產(chǎn)生變形，并與剛輪相勻作用而達(dá)到傳動(dòng)目的。 在未裝配前，柔輪的原始剖面呈圓形，柔輪和剛輪的周節(jié)相同，但兩者的齒數(shù)不相等。柔輪的齒數(shù)Z1，比剛輪的齒數(shù)Z2略少，而波發(fā)生器的最大直徑比柔輪的內(nèi)徑略大。一般情況下為了有確定的輸出，都會(huì)有一個(gè)固定件，一個(gè)主動(dòng)和一個(gè)從動(dòng)。具體哪個(gè)固定，哪個(gè)主動(dòng)，哪個(gè)從動(dòng)，需要根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能要求來決定。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪后，受到一對(duì)方向通過橢圓的曲率中心和它的旋轉(zhuǎn)中心的力的作用。當(dāng)輸出軸上承受載荷后，柔輪產(chǎn)生變形，這是柔輪對(duì)波發(fā)生器的作用力方向仍通過橢圓的曲率中心，但不通過發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)中心，這就形成了使波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩。當(dāng)輸出軸上載荷繼續(xù)增加時(shí)，柔輪作用在波發(fā)生器上的作用力和這時(shí)作用力之間的力臂也隨之增加。則作用在發(fā)生器上的旋轉(zhuǎn)矩也隨之增加。當(dāng)此旋轉(zhuǎn)矩超過發(fā)生器的阻矩時(shí)，就產(chǎn)生了增速現(xiàn)象。

2.2少齒差行星齒輪傳動(dòng)增速

少齒差行星齒輪傳動(dòng)按傳動(dòng)型式可分為NN型和N型。以N型為例。這種型式的傳動(dòng)，通常均是采用輸出機(jī)構(gòu)把行星輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給低速軸。N型傳動(dòng)，其轉(zhuǎn)臂有單偏心和雙偏心兩種。雙偏心的轉(zhuǎn)臂，兩個(gè)偏心相差180度，裝在其上的兩個(gè)行星輪也相差180度，這樣由偏心而產(chǎn)生的離心力相互抵消（但這兩個(gè)離心力大小相等方向相反，且不在同一直線上，所以不平衡力偶仍然存在）。單偏心的轉(zhuǎn)臂只有一個(gè)方向的偏心，其中裝一個(gè)行星輪，必須在偏心的相反方向加上平衡重才能使離心力得到平衡。

N型常用的輸出機(jī)構(gòu)有五種類型，即銷孔式、浮動(dòng)盤式、滑塊式、零齒差式和雙曲柄式。以零齒差輸出機(jī)構(gòu)為例。主要特點(diǎn)是用標(biāo)準(zhǔn)刀具在普通機(jī)床上就可加工，不需要專門的工藝裝備。零齒差輸出機(jī)構(gòu)可內(nèi)齒輪輸出，也可外齒輪輸出。兩對(duì)齒輪中只有一對(duì)是少齒差，起增速作用，另一對(duì)則是作為平行軸間聯(lián)軸器的零齒差內(nèi)嚙合。轉(zhuǎn)臂是單偏心，必須裝設(shè)平衡重。

這種傳動(dòng)增速的特點(diǎn)是傳動(dòng)比大，體積較小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，齒形容易加工，裝拆方便。合理地設(shè)計(jì)、制造及，可使其傳動(dòng)效率達(dá)0.85-0.91。實(shí)踐證明，少齒差傳動(dòng)最適合于大傳動(dòng)比、小功率的場合，在我國已經(jīng)被用到很多機(jī)械或者齒輪裝置上。但少齒差要考慮變位問題。由于內(nèi)嚙合和內(nèi)齒輪加工中，相嚙合雙方的位置關(guān)系、幾何關(guān)系與外嚙合不同，在設(shè)計(jì)內(nèi)嚙合變位齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒數(shù)的搭配和變位系數(shù)的選擇要受到各種干涉條件的限制。為避免干涉要進(jìn)行驗(yàn)算，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮齒輪根切問題。提高了加工難度，且剛度不夠高。

2.3擺線針輪行星傳動(dòng)增速

擺線針輪主要由4部分組成：

（1）行星架H由輸入軸1和雙偏心套2組成，偏心套上的兩個(gè)偏心方向互成180°。（2）行星輪C齒形通常為短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線。按運(yùn)動(dòng)要求，一個(gè)行星輪就可傳動(dòng)，但為使輸入軸達(dá)到靜平衡和提高承載能力，對(duì)于一齒差針擺傳動(dòng)，常采用兩個(gè)完全相同的奇數(shù)齒的行星輪，裝在雙偏心套上，兩輪位置正好相差180°。行星輪和偏心套之間裝有用以減少摩擦的滾子軸承（稱為轉(zhuǎn)臂軸承）。（3）太陽輪 又稱針輪，針齒殼上裝有一組針齒銷，通常針齒銷上還裝有針齒套，稱為針齒。（4）輸出機(jī)構(gòu)這種常采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)。

3.結(jié)論

本次設(shè)計(jì)針對(duì)螺桿泵采油系統(tǒng)做了改進(jìn)，由于原來用抽油桿的采油方式轉(zhuǎn)速高、磨損快、壽命低，改為直接用油管驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油。螺桿泵采油系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)方式可劃分為地面驅(qū)動(dòng)和井下驅(qū)動(dòng)兩大類，本次設(shè)計(jì)采用了地面驅(qū)動(dòng)方式。油管轉(zhuǎn)速較低，螺桿泵轉(zhuǎn)速較高，所以要設(shè)計(jì)一個(gè)增速器。

由于所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸小，且傳動(dòng)比大，故可選擇的螺桿泵增速有三種方式，諧波齒輪增速，擺線針輪增速，少齒差行星齒輪增速。這三種增速方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，也都廣泛應(yīng)用。通過對(duì)三種傳動(dòng)采油方案的對(duì)比分析，選擇基于諧波齒輪傳動(dòng)的螺桿泵驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]孫俊峰.螺桿泵采油技術(shù)在錦州油田的改進(jìn)及優(yōu)化[D].哈爾濱：東北石油大學(xué)碩士論文，2009.

[3]周衛(wèi)東.漸開線諧波齒輪傳動(dòng)齒廓參數(shù)優(yōu)化及動(dòng)態(tài)仿真[D].大連：大連理工大學(xué)碩士論文，2008.

篇(5)

張雨濃：目前來說，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、冗余度機(jī)器人學(xué)和科學(xué)計(jì)算與優(yōu)化是我們科研攻關(guān)的三個(gè)主要方向，最早當(dāng)始于導(dǎo)師毛宗源教授主持負(fù)責(zé)的“仿人腦信息處理與控制的人工系統(tǒng)的研究”，隨后開展了近年來承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金委支持的課題“機(jī)器手臂的基于二次規(guī)劃的冗余度解析方案”“冗余機(jī)器人實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的統(tǒng)一理論”等項(xiàng)目。就人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等相關(guān)領(lǐng)域的研究情況而言，我國很多學(xué)術(shù)前輩、同事甚至是后學(xué)不同程度地做出了不少創(chuàng)新性的成果，有些甚至達(dá)到世界領(lǐng)先的水準(zhǔn)，這一點(diǎn)還是值得我們欣喜的。

以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為例來說，其理論在國內(nèi)外都已經(jīng)取得了許多令人矚目的成果，國內(nèi)也有許多學(xué)者相繼提出了不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并取得了較為廣泛的應(yīng)用，且應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)展，滲透到了多個(gè)領(lǐng)域，如信號(hào)處理，智能控制、模式識(shí)別、機(jī)器視覺、非線性優(yōu)化、圖像處理等等。我團(tuán)隊(duì)近期拓展的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的連接權(quán)值直接確定一項(xiàng)可避開傳統(tǒng)BP(誤差回傳)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在弱點(diǎn)，如冗長的權(quán)值迭代計(jì)算、局部極小點(diǎn)問題、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及隱神經(jīng)元數(shù)的選取困難等等，并將遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于冗余度機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制中，展現(xiàn)出了良好的成果。

筆者：早在2001年，您率先提出變矩陣／向量／優(yōu)化問題的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)新解法，能否借此機(jī)會(huì)有針對(duì)性地講述幾點(diǎn)其與傳統(tǒng)解析與架構(gòu)上的不同?

張雨濃：其與傳統(tǒng)梯度方法的不同之處可歸納為如下數(shù)點(diǎn)：首先，新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解法是基于矩陣／向量形式的誤差函數(shù)而設(shè)計(jì)的，令其每個(gè)誤差元素不斷遞減至零而成。與此相對(duì)，基于梯度法的傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解法是基于非負(fù)或至少下有界的標(biāo)量形式的能量函數(shù)而設(shè)計(jì)的；值得指出的是，在基于梯度法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解法中涉及的參數(shù)矩陣等多是探討定常的情況。

其次，新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在處理時(shí)變問題時(shí)，系統(tǒng)地采用變矩陣，向量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)信息，這也是新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠全局指數(shù)收斂到時(shí)變問題的準(zhǔn)確理論解的原因之一。與此相對(duì)，基于梯度法的傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解法因沒有使用如此重要的時(shí)間導(dǎo)數(shù)信息而難以有效地求解時(shí)變矩陣／向量／優(yōu)化問題。

另外，新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常是用更為普適的隱動(dòng)力學(xué)方程描述的；而基于梯度法的傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則多是采用顯動(dòng)力學(xué)方程描述的。

筆者：在您的科研范圍內(nèi)，冗余機(jī)器人是您科學(xué)研究的主項(xiàng)，它顯然代表著高端的科技發(fā)展方向，我們想請張教授談一下冗余機(jī)器人今天的發(fā)展?fàn)顩r及其特性、優(yōu)勢，其在未來科技領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用情況，給人類社會(huì)所帶來的利好。

張雨濃：就冗余機(jī)器人而言，現(xiàn)主要研究的是冗余機(jī)械臂，其可廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之中，包括焊接、油漆，組裝、繪圖、挖掘，送料和其他智能活動(dòng)等等。冗余機(jī)械臂是指末端執(zhí)行器在執(zhí)行給定的任務(wù)時(shí)有比其所必需自由度之上更多的自由度和靈活度的機(jī)械臂。在冗余機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究中，正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)都是研究的核心部分。正運(yùn)動(dòng)學(xué)指給定關(guān)節(jié)變量，通過已知的手臂函數(shù)映射關(guān)系，能夠唯一地確定末端執(zhí)行器的位姿，而逆運(yùn)動(dòng)學(xué)是指給定末端執(zhí)行器的笛卡爾變量，如何來實(shí)時(shí)求解機(jī)械臂的關(guān)節(jié)變量。兩者剛好相對(duì)，但逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解卻不容易。后者直接關(guān)系到運(yùn)動(dòng)分析，離線編程、軌跡規(guī)劃等等，是將工作空間內(nèi)機(jī)器人末端的位姿轉(zhuǎn)化成關(guān)節(jié)量值的前提。由于機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的復(fù)雜性，我們將機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)逆動(dòng)力學(xué)問題都統(tǒng)一地轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問題，具體為時(shí)變二次規(guī)劃問題，這種做法能減少大量矩陣求逆，矩陣相乘等運(yùn)算，減少計(jì)算時(shí)間，也更靈活、更加智能化。

這些科研結(jié)果能為裝備制造，加工作業(yè)乃至空間機(jī)器人等領(lǐng)域的運(yùn)動(dòng)控制和新型機(jī)械臂的研發(fā)，制造以及技術(shù)提升提供一個(gè)更為科學(xué)更加有力的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。該冗余度解析理論將會(huì)在重工制造裝備等方面展露，并帶來廣闊的應(yīng)用前景和較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，如用以改造和提升噴漿機(jī)器人、焊接和繪圖機(jī)器人、車載機(jī)器臂系統(tǒng)等機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)解析與控制技術(shù)、操作模式及其安全性穩(wěn)定性等。

筆者：2007年您所提出的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值直接確定理論研究，克服了傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所固有的迭代時(shí)間長、迭代次數(shù)多，易陷入局部極小點(diǎn)和學(xué)習(xí)精度不高等諸多缺陷。您一直站在科技前沿，在未來您的研究方向還將力求沖破哪些方面的障礙?

張雨濃：我們的一個(gè)科研工作重心就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值直接確定法以及外延的新方法新理論，比如在權(quán)值直接確定基礎(chǔ)上的隱層神經(jīng)元數(shù)目自適應(yīng)確定研究等等。就未來在該方面繼續(xù)做工作而言，首先我們?nèi)詫⒗^續(xù)尋找，挖掘、探討和考察不同的激勵(lì)函數(shù)、網(wǎng)絡(luò)模型，以求從不同的角度更加豐富地證實(shí)權(quán)值直接確定法的可行性，有效性、普適性以及優(yōu)異的學(xué)習(xí)能力等等；其次，我們將(也已經(jīng)在)探討多輸入多輸出人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值直接確定法，并同時(shí)探研拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自適應(yīng)確定算法于其中；另外，也如同我們向中科院某所提交的一個(gè)開放課題申請書中所言，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值與結(jié)構(gòu)直接確定理論處理海量數(shù)據(jù)同樣值得嘗試與探討，我們以往曾開發(fā)出基于Toeplitz矩陣的時(shí)間序列高斯過程回歸技術(shù)處理了六萬維矩陣求逆和兩萬四千維數(shù)據(jù)，這一結(jié)果或可以借鑒用以開發(fā)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)超萬維數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

篇(6)

關(guān)鍵詞：DX多節(jié)擠擴(kuò)灌注樁，施工技術(shù)

 

DX多節(jié)擠擴(kuò)灌注樁（以下簡稱DX樁）是一種獲國家實(shí)用新型和發(fā)明兩項(xiàng)專利的新型樁，DX樁作為高層建筑、一般工業(yè)與民用建筑等多種構(gòu)筑物的樁基，可用于建筑物抗壓樁、抗拔樁、基坑及邊坡支護(hù)樁、復(fù)合地基、高承載力錨桿、橋梁樁等工程領(lǐng)域。魯鐵花樣年華商務(wù)樓工程建筑面積45000平方米，共三棟，18層框架，在基礎(chǔ)施工中為降低成本、縮短工期、減少施工噪音，采用了DX樁，現(xiàn)結(jié)合本人參與該工程基礎(chǔ)施工的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)DX樁的施工特點(diǎn)、施工技術(shù)、施工效果作如下介紹。

一、DX多節(jié)擠擴(kuò)灌注樁簡介

1、DX樁概念

DX樁是在原有等截面樁的基礎(chǔ)上，使用一種專用液壓機(jī)擴(kuò)裝置，經(jīng)高能量擠壓土體，而成型盤、岔腔體,巧妙合理地與現(xiàn)有樁工機(jī)械配套使用，灌注混凝土而構(gòu)造出的一種新型變截面樁。碩士論文，施工技術(shù)。

2、DX樁成樁原理

DX樁是在傳統(tǒng)灌注樁施工工藝中增加了一道擠擴(kuò)工序，他根據(jù)各種地層不同的力學(xué)指標(biāo)、選擇了幾個(gè)有力地層、采用DX專用擠擴(kuò)設(shè)備在鉆孔的不同深度擠擴(kuò)，完成側(cè)面型腔，然后再澆筑混凝土，使DX樁變成了多層三叉型樁，或多個(gè)盤和三岔組成的樁。側(cè)面型腔的直徑是主樁徑的2至3倍，從而將摩擦樁變成多端承、多端側(cè)摩阻共同作用的新型樁。

3、DX樁可應(yīng)用的地質(zhì)條件

DX樁可應(yīng)用于一般粉性土、粉土、砂土、礫石、卵石層，也可用于軟硬交互層土層。

4、DX樁可應(yīng)用的建筑部位

DX樁可應(yīng)用于建筑物抗壓樁、抗拔樁，基坑及邊坡支護(hù)樁，復(fù)合地基，高承載力錨桿，也可用于橋梁樁等工程領(lǐng)域。

二、DX樁施工特點(diǎn)

1、DX樁徑小而短，而且能夠滿足承載力較大要求的深樁基礎(chǔ)。

2、DX樁技術(shù)應(yīng)用范圍廣，在許多地質(zhì)條件復(fù)雜工程中均能順利的應(yīng)用并受到良好的效果，單方混凝土承載力較普通鉆孔樁提高1-2倍。

3、采用DX樁有利于建筑物上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使之省工，省料，因此經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，基礎(chǔ)工程造價(jià)可降低20%-40%。

4、施工簡單，工期比常規(guī)節(jié)省三分之一左右，機(jī)械化程度高，對(duì)外界壞境即相鄰建筑無干擾。

三、DX樁施工技術(shù)工藝

根據(jù)該工程的地址勘察報(bào)告及設(shè)計(jì)要求，選擇正循環(huán)泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)成孔，采用雙向液壓、三岔雙向等長弓壓臂擠擴(kuò)灌注樁專利擠擴(kuò)設(shè)備DX-450型擠擴(kuò)機(jī)擠擴(kuò)成盤，導(dǎo)管水下灌注混凝土形成柱身與擴(kuò)徑體共同承載的DX柱。

1、測量定位

使用JII經(jīng)緯儀定向，配合鋼尺量距的極坐標(biāo)法測放樁位，個(gè)別樁亦可以采用方向交匯法測放定位。樁位復(fù)核之后，報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收同意，方可進(jìn)行下一道工序。

2、成孔

（1）護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒以不小于3mm厚的鋼板卷制，內(nèi)徑不小于700mm。護(hù)筒坑開挖前先依據(jù)已定好的樁位布設(shè)十字護(hù)樁，并做好保護(hù)，以免樁位產(chǎn)生較大偏差。護(hù)筒坑內(nèi)徑比護(hù)筒外徑大100mm以上。護(hù)筒坑挖好后，拉上十字線，放好護(hù)筒并調(diào)整，使護(hù)筒中心相對(duì)樁位偏移不超過50mm，筒壁傾斜不超過1% 。

(2) 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)底座就位必須穩(wěn)固平整，確保施工中不發(fā)生位移、傾斜。天車、游動(dòng)滑車、轉(zhuǎn)盤中心三點(diǎn)一線，位于同一鉛垂線，鉆機(jī)對(duì)位偏差不超過2cm，鉆機(jī)就位結(jié)束后，經(jīng)驗(yàn)收方可開鉆施工。碩士論文，施工技術(shù)。碩士論文，施工技術(shù)。

（3）鉆進(jìn)成孔

針對(duì)場地土層多為粘土、粉質(zhì)粘土的特點(diǎn)，開孔采取輕壓慢轉(zhuǎn)，待鉆進(jìn)一定深度（超過鉆頭扶正圈）后，方可適當(dāng)增大鉆壓，增加鉆速，但要防止增壓過火。鉆速以能夠平穩(wěn)鉆進(jìn)，減小鉆具晃動(dòng)為宜，以防造成人為孔斜或坍孔。

當(dāng)?shù)貙映霈F(xiàn)較大變化或軟硬換層鉆進(jìn)時(shí)，注意減少鉆壓，提調(diào)保直。碩士論文，施工技術(shù)。

3、擠擴(kuò)成盤

（1）工程開工前，須對(duì)DX擠擴(kuò)裝置進(jìn)行檢測調(diào)試，并填寫《DX液壓擠擴(kuò)裝置現(xiàn)場監(jiān)測記錄》：直徑、盤高、空載壓力、行程時(shí)間等。

（2）擠擴(kuò)機(jī)采用汽車吊吊放。

（3）擠擴(kuò)機(jī)入孔前必須檢查設(shè)備可靠性，包括法蘭連接、螺栓、油管、液壓裝置及弓壓臂分合情況。

（4）擠擴(kuò)機(jī)吊放入孔，檢查樁孔垂直度、孔徑。

4、擴(kuò)底

采用四翼壓張式擴(kuò)底鉆頭擴(kuò)底。擠擴(kuò)結(jié)束立即進(jìn)行擴(kuò)底施工。

5、鋼筋籠制作與安放

6、混凝土攪拌與運(yùn)輸

本工程使用商品砼，混凝土塌落度宜為160-220mm。

7、灌注成樁

混凝土灌注采取導(dǎo)管水下灌注混凝土成樁。

四、DX樁施工效果

1、DX樁的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）可充分利用樁身上下各部分好土層的承載能力，單樁承載能力高。

（2）擠擴(kuò)腔穩(wěn)定，不易塌崩。

（3）成孔成樁工藝適用范圍廣。

（4）成本低，工期短，并且施工時(shí)噪音低、震動(dòng)小，泥漿排放量少，有利于保護(hù)環(huán)境。

（5）施工過程中可監(jiān)控測試，擠擴(kuò)效率高，

2、DX樁與其他樁的區(qū)別

（1）DX樁不同于支盤樁，DX多功能液壓擠擴(kuò)裝置獨(dú)有的三岔雙向液壓和上下等長弓壓臂設(shè)計(jì)，是其他擠擴(kuò)盤、支設(shè)備所沒有的。

（2）DX樁與普通等截面混凝土灌注樁相比，單樁承載能力明顯提高，沉降量顯著降低，單方承載力可提高1-2倍以上。碩士論文，施工技術(shù)。

（3）DX樁承載力的提高主要原因在于擴(kuò)徑體支撐力的發(fā)揮。

（4）擴(kuò)徑體的存在使得DX樁的承載機(jī)理與普通樁不同。碩士論文，施工技術(shù)。

（5）DX樁身下部的護(hù)徑體為DX樁提供了承載潛力。

篇(7)

關(guān)鍵詞:掘進(jìn) 遠(yuǎn)程控制 懸臂 煤巖識(shí)別

1、引言

我國是一個(gè)產(chǎn)煤大國。到2010年底,全國年產(chǎn)120萬噸及以上大型煤礦661處,產(chǎn)量18.8億噸,占全國的58%,巷道掘進(jìn)工程量巨大。煤礦要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展,采掘平衡至關(guān)重要,但我國煤炭企業(yè)管理上依然存在著嚴(yán)重的“重采輕掘”問題。掘進(jìn)機(jī)是實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械化掘進(jìn)的關(guān)鍵設(shè)備。掘進(jìn)技術(shù)、裝備和工藝水平,直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的采掘接續(xù)、生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益。正因如此,我國綜合機(jī)械化掘進(jìn)程度正逐步提高,綜合機(jī)械化掘進(jìn)已成為我國煤炭生產(chǎn)和安全高效礦井建設(shè)必不可少的技術(shù)支撐。近年來,我國煤礦掘進(jìn)技術(shù)裝備得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,適應(yīng)煤巷及半煤巖巷的掘進(jìn)范圍越來越廣,并開始研制巖巷掘進(jìn)機(jī),機(jī)型種類齊全,并向著連續(xù)切割、框架結(jié)構(gòu)、控制模塊化方向發(fā)展。

2、掘進(jìn)技術(shù)裝備新進(jìn)展

2.1 掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)

目前普通掘進(jìn)機(jī)還是主要靠人工操作,操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大和安全保障性較差。國家“863計(jì)劃”重點(diǎn)項(xiàng)目“掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)及監(jiān)測系統(tǒng)”課題,綜合應(yīng)用自動(dòng)化、智能化和信息化等高新技術(shù),研制了掘進(jìn)機(jī)任意斷面自動(dòng)截割成形控制系統(tǒng),可自動(dòng)截割出任意巷道形狀的規(guī)整斷面,提高了巷道成形質(zhì)量;提出了掘進(jìn)機(jī)機(jī)身位姿絕對(duì)誤差檢測原理及方法,實(shí)現(xiàn)了高精度定向掘進(jìn);研制了掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程無線遙控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制、遙控和狀態(tài)監(jiān)測;研制了掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與顯示,并具有遠(yuǎn)程故障診斷和報(bào)警等功能。該項(xiàng)目的研制成功,填補(bǔ)了國內(nèi)采掘監(jiān)控技術(shù)空白,帶動(dòng)了我國掘進(jìn)裝備整體技術(shù)的提高,對(duì)我國實(shí)現(xiàn)煤礦井下無人工作面開采具有深遠(yuǎn)意義。

2.2 巖石掘進(jìn)機(jī)

巖巷掘進(jìn),就是在巖石層開掘巷道。在以前,開掘巖巷只能采用先打眼放炮,再人工清理渣石的辦法,不僅效率極低,而且放炮產(chǎn)生的粉塵對(duì)職工的健康造成極大危害。石煤機(jī)公司于2009年向市場推出了系列巖石掘進(jìn)機(jī),該類掘進(jìn)機(jī)截割巖石過程中不用放松動(dòng)炮就可直接進(jìn)行截割,具有性能穩(wěn)定、故障率低、智能全遙控功能、可實(shí)現(xiàn)巷道的自動(dòng)截割成形等特點(diǎn),可有效保證礦工安全、降低礦工勞動(dòng)強(qiáng)度、有效提高掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度。解決了我國煤巷掘進(jìn)巖石硬度高、開采難度大、相關(guān)設(shè)備落后、依賴進(jìn)口等難題,填補(bǔ)了我國大功率、橫軸、智能化截巖掘進(jìn)機(jī)的空白。EBH300(A)型巖石掘進(jìn)機(jī)在開灤集團(tuán)東歡坨礦井下進(jìn)行巖巷掘進(jìn)中,創(chuàng)造了22個(gè)工作日進(jìn)尺200.2米的佳績,巖巷掘進(jìn)速度屬于國內(nèi)領(lǐng)先。該型掘進(jìn)機(jī)在新汶礦業(yè)集團(tuán)、鶴崗礦業(yè)集團(tuán)、內(nèi)蒙長城集團(tuán)等公司中使用良好。新礦集團(tuán)協(xié)莊煤礦自主研發(fā)設(shè)計(jì)、自主制造生產(chǎn)、擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的EBZ230大功率硬巖綜掘機(jī)在＋24°的2202回風(fēng)巷一舉創(chuàng)出了月進(jìn)尺800米的驚人佳績,大大提高了該礦井的掘進(jìn)機(jī)械化水平。

2.3 多功能掘進(jìn)機(jī)

中煤集團(tuán)所屬石煤機(jī)公司自主研發(fā)的國內(nèi)首臺(tái)多功能掘進(jìn)機(jī)可實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用。在巷道掘進(jìn)過程中,能夠根據(jù)巖石硬度決定采取機(jī)掘作業(yè)還是鉆孔炮掘作業(yè),并能快速實(shí)現(xiàn)兩種功能的互換。不僅有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了巷道掘進(jìn)速度及工作效率,而且降低了對(duì)作業(yè)空間的要求,擴(kuò)大了巷道適用范圍,為煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)提供了一種安全高效的新型煤機(jī)裝備,為國內(nèi)掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品首創(chuàng)。

2.4 懸臂式掘進(jìn)機(jī)

開灤集團(tuán)與上海科煤機(jī)電有限公司共同研發(fā)的EBH120懸臂式掘進(jìn)機(jī)采用了分節(jié)可折轉(zhuǎn)切割臂型式的創(chuàng)新技術(shù),結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計(jì)合理、切割斷面大、切割效率高,裝煤效果好,有利于煤巷、半煤巖巷單進(jìn)效率的提高,適用于硬度f≤6的煤巷與半煤巖巷掘進(jìn)。解決了鏟板與切割臂干涉、切割臂挑頂、臥底、挖支架柱窩、擺動(dòng)不靈活、司機(jī)視野不開闊、裝煤效果差等主要技術(shù)難題。

2.5 煤巷自動(dòng)化快速掘進(jìn)自動(dòng)糾偏與煤巖識(shí)別技術(shù)

潞安集團(tuán)王莊煤礦聯(lián)合國內(nèi)有關(guān)科研院所、煤機(jī)廠家等單位合作完成的國家863重點(diǎn)科技項(xiàng)目“煤巷自動(dòng)化快速掘進(jìn)自動(dòng)糾偏與煤巖識(shí)別技術(shù)研究與實(shí)踐”,先進(jìn)可靠、自動(dòng)化程度高,達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。該技術(shù)應(yīng)用后,掘進(jìn)機(jī)平均月進(jìn)尺達(dá)670米,最高月進(jìn)尺達(dá)690米,工作面用人每班由10人減少到5人,掘進(jìn)工作效率比原來提高了一倍,原煤品質(zhì)也得到了改善,年掘進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益可增加1300多萬元。